آلودگی آب(بیولوژیک و میکروبی)

آلودگی آب از منظر شیمیایی، بیولوژیک، آلی و حتی فیزیکی مورد بررسی قرار می گیرد. آلودگیهای بیولوژیک و میکروبی به دلیل امکان بیماری زا از اهمیت بیشتری برخوردار هستند. استفاده از آب آشامیدنی ناسالم می تواند منشأ بسیاری از بیماریهای گوارشی و برخی از بیماریهای پوستی باشد.

تولید آب سالم و سنجش شاخص های کیفیت آب آشامیدنی یکی از وظابف اصلی نهادهای حکومتی در هر کشور است. چرا که سلامتی انسانها و شهروندان هر کشور با کیفیت آب سالم در ارتباط تنگاتنگ است. امروزه به دلیل رشد صنعتی، آلاینده های آب متکثرتر از قبل شده اند و ضرورت شناسایی و اندازه گیری آنها بیشتر شده است.

به طور کلی آلودگی های آب در گروه های زیر تقسیم بندی می شوند:

• آلودگی فیزیکی آب
• آلودگی شیمیایی آب
• آلودگی بیولوژیکی آب
• آلودگی شیمیایی آب
• آلودگی میکروبی آب
• آلودگی آب با ترکیبات فلزات سنگین

مهمترین آلودگی های شیمیایی، بیولوژیک و میکروبی آب به طور بسیار خلاصه به شرح ذیل تشریح می گردد.

آلاینده های شیمیایی آب

بررسی آلاینده های آب نشان می دهد که منشأ بروز آلودگی آب با مواد آلی عمدتاً ناشی از ورود پساب های صنعتی آلوده و مسموم کشاورزی به منابع آب خام و نیز بقایای فساد گیاهان خصوصاً در آب های جاری است.

مواد آلی موجود در آب علاوه بر ایجاد طعم، رنگ و بوی نامطبوع می توانند بیماری زا باشند، خصوصاً اینکه با فرایند های گندزدایی با مشتقات کلر، مانند گاز کلر، هیپوکلریت سدیم یا کلسیم و یا دی اکسید کلر منجر به تولید ترکیبات دی هالو متان (DHM)  و تری هالو متان (THM) خواهند شد که ریسک سرطان زایی آن ها به اثبات رسیده است.از آن جا که بر خلاف ترکیبات معدنی، گونه های مواد آلی موجود در آب بسیار متنوع بوده و امکان جداسازی و اندازه گیری غلظت هر یک از آن ها در تحلیل کیفیت آب اقتصادی نیست، جهت گزارش وجود مواد آلی در آب از شاخص های دیگری به جز غلظت هر یک از ترکیبات استفاده می شود که ذیلاً به آن ها اشاره می گردد:

کل کربن آلی (Total Organic Carbon ,TOC)

اگر نمونه آب تا دمای تجزیه کلیه مواد آلی حرارت داده شود، ترکیبات آلی سوخته و تولید گاز دی اکسیدکربن می کنند.

البته علاوه بر سوزاندن در کوره در روش های مدرن، مواد آلی درون نمونه با فرایند های اکسیداسیون شیمیایی تخریبی مانند استفاده ترکیبی از سدیم پرسولفات و تابش UV و یا فرایند های اکسیداسیون فوتوکالیستی با تابش UV نیز قابل تجزیه و تبدیل به دی اکسیدکربن هستند.

میزان گاز دی اکسیدکربن تولید شده به دو روش (Non-dispersive infrared) NDIR و یا اندازه گیری تغییرات هدایت الکتریکی نمونه به دلیل انحلال گاز دی اکسیدکربن در آب و تشکیل یون H⁺ و HCO₃^– قابل انجام است.

با اندازه گیری میزان گاز دی اکسید کربن می توان به میزان کل کربن آلی در نمونه آب دست یافت.

اکسیژن مورد نیاز بیولوژیکی (Biological Oxygen Demand, BOD)

همان طور که می دانیم، برخی از مواد آلی به دلایلی چون پیچیدگی ساختار مولکولی، بالا بودن جرم مولکولی، عدم حلالیت در آب، سمیت بالا برای اجتماع میکروبی در محیط کشت و غیره، قابل تجزیه توسط باکتری نیستند. آن قسمت از محتوای مواد آلی که می تواند توسط باکتری های طبیعی موجود در آب تجزیه شود، به عنوان شاخص BOD تعریف شده است.

فرایند رشد میکروبی (و در نتیجه مصرف مواد آلی به عنوان منبع غذایی) تابعیت مستقیم با زمان و دما دارد. در حالت استاندارد اگر یک نمونه آب در دمای ۲۰ درجه سانتی گراد را در نظر بگیریم، فعالیت باکتری های هوازی طبیعی موجود در آب منجر به کاهش غلظت اکسیژن محلول در نمونه خواهد شد. به عنوان معیاری استاندارد اگر کاهش غلظت اکسیژن در نمونه طی ۵ روز فعالیت باکتری را اندازه گیری نمائیم، می توان این پارامتر را به غلظت مواد آلی قابل تجزیه توسط باکتری در نمونه، مرتبط ساخت که به اختصار به این غلظت BOD₅ می گویند.

اکسیژن موردنیاز شیمیایی (Chemical Oxygen Demand ,COD)

یکی دیگر از روش های تخمین غلظت مواد آلی در نمونه آب، اکسیداسیون شیمیایی با استفاده از دی کرومات پتاسیم در محیط اسیدی است. میزان اندازه گیری شده غلظت مواد آلی از این روش در برگیرنده BOD₅ نیز هست. بر اساس تجربه معمولا نسبت COD  به TOC در اغلب نمونه های آب و فاضلاب شهری و صنعتی در حدود ۳ و نسبت BOD₅  به TOC در فاضلاب شهری در حدود ۷/۱ است.

اشریشیا کلیفرم (کلیفرم مدفوعی، Coli)

مثبت بودن این پارامتر نشان دهنده اختلاط و آلودگی منبع آب خام با فاضلاب انسانی است که معمولاً در مورد منابع آب چاه از طریق نشت فاضلاب از چاه های جذبی مجاور و در مورد آب های سطحی از طریق تخلیه فاضلاب انسانی بدون تصفیه به رودخانه ها بروز می نماید. این باکتری ها به طور طبیعی در روده انسان رشد می کنند و علیرغم تعداد بسیار زیاد آن ها، بیماری زا نیستند. وجود این باکتری در نمونه به معنای وجود آلودگی باکتریایی است و با واحد MPN (Most Probable Number) بیان می شود.

بدیهی است که علاوه بر این گونه باکتریایی، نمونه آب می تواند آلوده به گونه های بیولوژیک بسیار متنوع دیگری اعم از انگل، باکتری، ویروس و قارچ باشد، ولیکن برخی دلایل در نظر گرفتن تعداد این باکتری به عنوان معیار آلودگی میکروبی نمونه آب عبارت اند از:

• غلظت و پراکندگی این باکتری در منابع آبی بسیار زیاد است و می توان به قطعیت چنین گفت اگر نشت آلودگی میکروبی از فاضلاب به منبع آب خام وجود داشته باشد، صرف نظر از وجود یا عدم وجود سایر گونه های بیولوژیک، حتماً باکتری Coli در آب وجود دارد.
• این باکتری مقاومت بسیار بالایی در برابر PH و دما دارد؛ بنابراین می توان چنین اظهار نظر نمود که اگر در نمونه آبی این آلودگی مشاهده نگردد به قطعیت هیچ آلودگی بیولوژیک دیگری وجود ندارد.

مطابق با استانداردهای بین المللی تدوین شده برای کیفیت آب شرب، شاخص MPN در آب آشامیدنی باید حتماً صفر باشد.